星球探测车台架试验装置的制作方法

本发明涉及星球探测车领域，尤其涉及一种用于研究轮壤作用的星球探测车台架试验装置。

背景技术：

在星球探测车移动系统的研制过程中，车轮与土壤的相互作用特性是一个关键研究内容。车轮与土壤的相互作用包括车轮在土壤上的沉陷量、车轮行驶过程中受到的土壤阻力、土壤能够提供的最大牵引力、驱动电机的功耗等方面。通过车轮台架试验装置，可以对车轮与土壤间的相互作用特性进行深入研究。

目前，对于用于研究轮壤作用的星球探测车台架试验装置，通常是用地面车辆车轮台架试验的试验装置改装使用的，或者是研制的功能单一、比较简易的车轮台架试验装置，这些车轮台架试验装置对台架试验有局限性，例如这些台架试验设备只能完成单轮台架试验，不能进行整车的移动系统台架试验；还有这些车轮台架试验装置存在测量精度差的问题，不能适应我国目前星球探测车台架试验的要求。

技术实现要素：

为了解决现有车轮台架试验装置的局限性、单一性和精度差等问题，本发明的目的在于提供一种星球探测车台架试验装置。利用本发明，不但达到试验的精度要求，而且能同时完成单轮台架试验与整车移动系统台架试验。

为了达成上述目的，本发明提供了一种星球探测车台架试验装置，包括：整车测试单元，其测试所述整车的移动性能；及单轮测试单元，其测试所述星球探测车的单轮的移动性能。

一些实施例中，所述整车测试单元包括：出发平台，其供所述整车停放并且从其出发从；及测试土床，其上填铺有模拟土壤，所述整车在所述测试土床上移动，其中所述出发平台的水平位置高于所述测试土床的水平位置。

一些实施例中，所述整车移动测试单元还包括：连接所述出发平台和所述测试土床的测试斜坡，所述整车从所述出发平台出发经由所述测试斜坡移动至所述测试土床，并且在经过所述测试斜坡的过程中测试所述整车的爬坡性能。

一些实施例中，所述出发平台，所述测试土床，及所述测试斜坡由铝合金型材搭建，并且所述测试斜坡由泡沫板填充出斜坡的形状然后在所述泡沫板上模拟土壤。

一些实施例中，所述整车移动测试单元还包括：平土装置，其进行所述模拟土壤的整理，以保证每次试验过程中土壤状态的一致性。

一些实施例中，所述单轮测试单元包括：土槽测试台，其上填铺有模拟土壤，所述单轮在所述测试土槽上移动；单轮滑台，其在所述土槽测试台两侧的导轨上进行直线运动；牵引/制动系统，其通过绳索传动系统与所述单轮滑台连接，以控制所述单轮滑台在所述土槽测试台上的运动方向以及运动速度；测量与数据采集单元，其测试所述单轮的运动数据。

一些实施例中，所述牵引/制动系统包括：皮带轮传动装置，牵引/制动系统驱动装置，和绳索传动装置，所述绳索传动装置连接至所述单轮滑台，所述牵引/制动系统驱动装置为带编码器的驱动电机，其中所述牵引/制动系统驱动装置通过皮带轮传动装置带动绳索传动装置中的绳索进行运动。

一些实施例中，所述单轮滑台包括：加载装置，车轮驱动装置，小车壳体，运动滑轮，其中所述小车壳体的底部安装有四个所述运动滑轮，以实现滑台在导轨上的直线运动，所述小车壳体的一端连接加载装置，所述加载装置通过四连杆机构实现了对试验车轮的垂直力的加载，保证了加载力的方向，所述加载装置的下端安装有驱动装置。

一些实施例中，所述测量与数据采集单元包括：设于所述滑轮运动关节的测速编码器，其测出所述滑台的实际运动速度；设于所述加载装置的活动机构关节的沉陷量测量单元，其测量测试车轮的沉陷量；设于所述车轮驱动装置与所述测试车轮之间的六维力矩测量单元，其测量所述测试车轮的驱动力矩。

一些实施例中，所述测量与数据采集单元还包括：牵引力测量单元来测量所述车轮台架试验的牵引力。

本发明车轮台架试验装置由于利用高精度的，合理的设计布局，以及四连杆加载装置，因此，使得被试验件的运动十分平稳、轻松、自如，取得了提高试验精度，牵引力测试精度达到0.05n的有益效果。

以下结合附图，通过示例说明本发明主旨的描述，以清楚本发明的其他方面和优点。

附图说明

结合附图，通过下文的详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明星球探测车台架试验装置的结构示意图；

图2为本发明单轮台架试验装置的结构示意图；

图3为本发明绳索传动与绳索预紧装置的结构示意图；

图4是本发明牵引/制动系统的结构示意图；及

图5是本发明单轮滑台的结构示意图。

具体实施方式

参见本发明具体实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。

现参考附图详细说明根据本发明实施例的星球探测车台架试验装置。根据本发明实施例的星球探测车台架试验装置包括适合整车移动装置测试用的土床，土床上搭建有整车测试用的斜坡，以及移动装置出发平台，可以在土床试验台中进行直线行驶能力、爬坡能力、越障能力等试验工况；在移动装置测试土床的一侧搭建有车轮土槽测试台，测试台的前端有台架牵引/制动系统，台架牵引/制动系统通过绳索传动系统与测试单轮滑台连接，以驱动控制单轮滑台的运动，在牵引/制动系统与测试单轮滑台之间的绳索传动系统有绳索预紧装置以及牵引力测量单元用来测量车轮台架试验的牵引力的大小。当需要进行单轮台架试验的时候，将台架牵引/制动系统安装在车轮土槽测试台的前端，然后与单轮滑台连接即可进行试验；当需要进行整车移动系统台架试验的时候，将台架牵引/制动系统安装在移动装置测试用的土床的前端，然后与测试移动装置连接即可进行；这样共用一套牵引/制动系统与测量与数据采集单元即可同时完成单轮台架试验与整车移动系统台架试验。

图1为本发明星球探测车台架试验装置的结构示意图，本发明星球探测车台架试验装置主要包括：测试平台1、测试斜坡2，平土装置3，移动装置测试土床4，单轮台架试验装置5，其安装方式为：用铝合金型材搭建出移动装置测试土床4与单轮台架试验装置5，用模拟土壤(模拟月壤或模拟火壤等)经过合理的铺填，移动装置测试土床4是整车移动性能测试区域，单轮台架试验装置5是单轮台架试验测试区域。在移动装置测试土床4上用铝合金型材搭建出测试斜坡2与测试平台1，测试斜坡2与移动装置测试土床4之间用泡沫板填充出斜坡的形状，然后在泡沫板上覆盖模拟月壤等，整车移动系统可以在测试斜坡2上进行爬坡能力试验。在移动装置测试土床4上安装有平土装置3，用于试验过程的土壤整理工作，保证每次试验过程中土壤状态的一致性。

图2是本发明单轮台架试验装置的结构示意图，图3为本发明绳索传动与绳索预紧装置的结构示意图，主要包括单轮滑台6，土槽测试台7，牵引/制动系统8，绳索传动装置9，牵引力测量单元10，绳索预紧装置11。其安装方式为：用铝合金型材搭建出的土槽测试台7，用模拟土壤(模拟月壤或模拟火壤等)经过合理的铺填，单轮滑台6在土槽测试台7两侧的导轨上可以进行直线运动，单轮滑台6通过绳索传动装置9与牵引/制动系统8连接，以控制单轮滑台6在土槽测试台7上运动方向以及运动速度的控制，在牵引/制动系统8与测试单轮滑台6之间的绳索传动系统有绳索预紧装置9以及牵引力测量单元10用来测量车轮台架试验的牵引力的大小。

图4是本发明牵引/制动系统的结构示意图，主要包括：皮带轮传动装置12，牵引/制动系统驱动装置13，绳索传动装置9。其安装方式为：牵引/制动系统驱动装置13为带编码器的驱动电机，牵引/制动系统驱动装置13通过皮带轮传动装置12带动绳索传动装置9中的绳索进行运动。

图5是本发明单轮滑台的结构示意图，主要包括：加载装置14，车轮驱动装置15，沉陷量测量单元16，小车壳体(内置测量与数据采集单元)17，测试车轮18，六维力矩测量单元19，运动滑轮20。其安装方式为：小车壳体(内置测量与数据采集单元)17的底部安装有四个运动滑轮20，以实现滑台在导轨上的直线运动，滑轮运动关节上装有测速编码器，可以测出滑台的实际运动速度。小车壳体(内置测量与数据采集单元)17一端连接加载装置14，加载装置14用四连杆机构实现了对试验车轮18的垂直力的加载，保证了加载力的方向，在加载装置14的活动机构关节安装有沉陷量测量单元16，可以测量测试车轮的沉陷量的大小。在加载装置14的下端安装有车轮驱动装置15，车轮驱动装置15与测试车轮18之间安装有六维力矩测量单元19，用来测量被测车轮的驱动力矩。

下面进一步对本发明的工作过程进行描述。

当需要进行单轮台架试验的时候，将台架牵引/制动系统8安装在车轮土槽测试台7的前端，然后与单轮滑台6连接即可进行试验；当需要进行整车移动系统台架试验的时候，将台架牵引/制动系统9安装在移动装置测试用的土床4的前端中央，然后与测试移动装置连接即可进行；

通过对车轮驱动装置15的独立速度控制以及牵引/制动系统驱动装置8的独立速度控制，可以实现不同的车轮滑转率，达到试验过程中控制车轮滑转率的效果。通过牵引/制动系统8与测试单轮滑台6之间的牵引力测量单元10用来测量台架试验过程中的牵引力的大小，测量精度达到0.05n。通过加载装置8上沉陷量测量单元16可以测量出台架试验过程中车轮沉陷量的大小，测量精度达到0.1mm。通过车轮驱动装置15上六维力矩测量单元19可以测量出台架试验过程中车轮驱动力矩的大小，测量精度达到±0.5％f.s.。

本发明车轮台架试验装置由于利用高精度的，合理的设计布局，以及四连杆加载装置，因此，使得被试验件的运动十分平稳、轻松、自如，取得了提高试验精度，牵引力测试精度达到0.05n的有益效果。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。